ХЕМОТРОФИ: ХАРАКТЕРИСТИКИ И ВИДОВЕ - БИОЛОГИЯ - 2025

На chemotrophs или хемосинтетични са група от организми да оцелее намалени неорганични съединения, използвани като една суровина, от които произтичат енергия за по-нататъшна употреба го респираторно метаболизъм.

Това свойство, което тези микроорганизми имат за получаване на енергия от много прости съединения за генериране на сложни съединения, е известно още като хемосинтеза, поради което тези организми понякога се наричат ​​и хемосинтетици.

Nitrobacter е род хемотрофни бактерии

Друга важна характеристика е, че тези микроорганизми се отличават от останалите, като растат в строго минерални среди и без светлина, поради което понякога се наричат ​​хемолитрофи.

характеристики

Среда на живот

Горещи извори, местообитание на химиосинтетични бактерии

Тези бактерии живеят там, където прониква по-малко от 1% слънчева светлина, тоест процъфтяват на тъмно, почти винаги при наличие на кислород.

Въпреки това, идеалното място за развитие на хемосинтетични бактерии са преходните слоеве между аеробни и анаеробни условия.

Най-често срещаните места са: дълбоките седименти, заобикалянето на подводните релефи или в подводните възвишения, разположени в средната част на океаните, известни като хребети на средния океан.

Тези бактерии са в състояние да оцелеят в среда с екстремни условия. На тези места може да има хидротермални отвори, от които тече гореща вода или дори изтичане на магма.

Функция в околната среда

Тези микроорганизми са от съществено значение в екосистемата, тъй като те трансформират токсичните химикали, излъчвани от тези отдушници, в храна и енергия.

Ето защо хемосинтетичните организми играят основна роля за възстановяването на минералните храни, а също и за спасяването на енергия, която в противен случай би била загубена.

Тоест, те насърчават поддържането на трофичната верига или хранителната верига.

Това означава, че те насърчават преноса на хранителни вещества през различните видове на биологична общност, в които всеки се храни с предишния и е храна за следващия, което помага да се поддържа екосистема в баланс.

Тези бактерии също допринасят за спасяването или подобряването на някои екологични среди, замърсени от аварии. Например в райони за разливане на нефт, тоест в тези случаи тези бактерии помагат за третирането на токсичните отпадъци, за да ги превърнат в по-безопасни съединения.

класификация

Хемосинтетичните или хемотрофните организми се класифицират в хемоавтотрофи и хемохетеротрофи.

Chemoautotrophs

Те използват CO ₂ като източник на въглерод, асимилират се през цикъла на Калвин и се превръщат в клетъчни компоненти.

От друга страна, те получаване на енергия от окислението на намалени прости неорганични съединения, като: амоняк (NH ₃), дихидроген (H ₂), азотен диоксид (NO ₂ ^-), сероводород (H ₂ S), сяра (S), серен триоксид (S ₂ O ₃ ^-) или железен йон (Fe ₂ ⁺).

Тоест, АТФ се генерира от окислително фосфорилиране по време на окисляването на неорганичния източник. Следователно, те са самостоятелни, не се нуждаят от друго живо същество, за да оцелеят.

Chemoheterotrophs

За разлика от предишните, те получават енергия чрез окисляване на сложни редуцирани органични молекули, като глюкоза чрез гликолиза, триглицериди чрез бета-окисляване и аминокиселини чрез окислително дезаминиране. По този начин те получават ATP молекули.

От друга страна, chemoheterotrophic организми не могат да използват СО ₂ като източник на въглерод, както правят chemoautotrophic организми.

Видове хемотрофни бактерии

Безцветни серни бактерии

Както подсказва името им, те са бактерии, които окисляват сярата или нейните намалени производни.

Тези бактерии са строго аеробни и са отговорни за трансформирането на сероводорода, който се получава при разлагането на органична материя, за превръщането му в сулфат (SO ₄ ^-2), съединение, което в крайна сметка ще се използва от растенията.

Сулфатът подкислява почвата до рН около 2, поради натрупването на Н ⁺ протони и се образува сярна киселина.

Тази характеристика се използва от определени сектори на икономиката, особено в селското стопанство, където те могат да коригират изключително алкални почви.

Това става чрез въвеждане на прахообразна сяра в почвата, така че специализираните бактерии (сулфобактерии) да окисляват сярата и по този начин да балансират рН на почвата до стойности, подходящи за селското стопанство.

Всички сероокислителни хемолитрофни видове са грам-отрицателни и принадлежат към тила Протеобактерии. Пример за бактерия, която окислява сярата, е Acidithiobacillus tiooxidans.

Някои бактерии могат да натрупват неразтворима елементарна сяра (S ⁰) под формата на гранули вътре в клетката, която да се използва, когато външните източници на сяра са изчерпани.

Азотни бактерии

В този случай бактериите окисляват редуцираните азотни съединения. Има два вида, нитрозиращи бактерии и нитрифициращи бактерии.

Първите са способни да окисляват амоняк (NH3), които се генерират от разлагането на органичната материя, за да я трансформират в нитрити (NO ₂), а вторите превръщат нитритите в нитрати (NO ₃ ^-), съединения, които могат да се използват от растенията., Като примери за нитрозиращи бактерии е родът Nitrosomonas, а като нитрифициращи бактерии е родът Nitrobacter.

Железни бактерии

Тези бактерии са ацидофилни, тоест им е необходимо киселинно рН, за да оцелеят, тъй като при неутрално или алкално pH железните съединения се окисляват спонтанно, без да е необходимо присъствието на тези бактерии.

Следователно, за да могат тези бактерии да окисляват съединенията на желязото (Fe ²⁺) до железни (Fe ³⁺), pH на средата задължително трябва да бъде кисел.

Трябва да се отбележи, че железните бактерии изразходват по-голямата част от АТФ, произведени в реакциите на обратния електронен транспорт, за да получат необходимата редуцираща мощност при фиксирането на CO ₂.

Ето защо тези бактерии трябва да окисляват големи количества Fe ^+2, за да могат да се развият, тъй като от процеса на окисляване се отделя малко енергия.

Пример: бактерията Acidithiobacillus ferrooxidans превръща железния карбонат в кисели води, които преминават през въглищните мини в железен оксид.

Всички железоокисляващи хемолитрофни видове са грам-отрицателни и принадлежат към тила протеобактерии.

От друга страна, всички видове, които окисляват желязо, също са способни да окисляват сярата, но не и обратното.

Водородни бактерии

Тези бактерии използват молекулен водород като енергиен източник за производството на органични вещества и използват CO ₂ като източник на въглерод. Тези бактерии са факултативни хемоавтотрофи.

Те се срещат главно във вулкани. Никелът е от съществено значение в неговото местообитание, тъй като всички хидрогенази съдържат това съединение като метален кофактор. Тези бактерии нямат вътрешна мембрана.

В своя метаболизъм водородът се включва в хидрогеназа в плазмената мембрана, прехвърляйки протоните навън.

По този начин външният водород преминава във вътрешността, действайки като вътрешна хидрогеназа, превръщайки NAD ⁺ в NADH, които заедно с въглеродния диоксид и АТФ преминават в цикъла на Калвин.

Hydrogenomonas бактериите също са способни да използват редица органични съединения като източници на енергия.

Препратки

1. Прескот, Харли и Клайн Микробиология 7-мо изд. McGraw-Hill Interamericana 2007, Мадрид.
2. Автори на Wikipedia, «Chemiotroph», Wikipedia, The Free Encyclopedia, en.wikipedia.org
3. Гео Ф. Брукс, Карън К. Карол, Джанет С. Бутел, Стивън А. Морс, Тимоти А. Мицнер. (2014). Медицинска микробиология, 26е. McGRAW-HILL Interamericana de Editores, SA de CV
4. González M, González N. Наръчник по медицинска микробиология. 2-ро издание, Венецуела: Дирекция на медиите и публикациите на университета в Карабобо; 2011 година.
5. Jimeno, A. & Ballesteros, M. 2009. Биология 2. Santillana Promoter Group. ISBN 974-84-7918-349-3